EP3490755B1 - Werkzeug zum ein- oder ausbauen eines drahtgewindeeinsatzes - Google Patents
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- B25B27/143—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for assembling objects other than by press fit or detaching same for installing wire thread inserts or tubular threaded inserts
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Definitions
- the present invention relates to a tool for installing or removing a wire thread insert and a manufacturing method therefor.
- Such tools include a spindle body which usually has a drive portion and a threaded receiving portion for unscrewing the wire thread insert.
- An installation blade is arranged inside this spindle body.
- This installation blade is an elongated construction with a central pivot point. This central pivot point is also often the attachment point of the installation blade, which is formed by a pin riveted into the spindle body.
- At one end of the installation blade there is an attack end that engages the wire thread insert.
- a spring is often arranged at the other end of the installation blade so that the attack end is resiliently biased into an engagement position in the wire thread insert.
- an attack end of the installation blade engages the wire thread insert through a radial recess in the spindle body.
- the wire thread insert has a corresponding notch, for example.
- the attack end is supported mostly on a radially arranged stop surface of the spindle body.
- the stop surface is spanned by a radial length section parallel to the radius of the spindle body and an axial length section parallel to the longitudinal axis of the spindle body.
- the tool according to the invention for installing and / or removing a wire thread insert has the following features: a spindle body with a drive section and a receiving section for a wire thread insert, the receiving section comprising a thread for unscrewing or a threadless surface for attaching the wire thread insert, an installation blade, at least partially in the spindle body is arranged and which comprises an attack end with which the wire thread insert can be installed and / or removed by the installation blade, the spindle body having a radial recess in the receiving section in which the attack end of the installation blade is at least temporarily arranged and which has a curvilinear circumferential profile and / or comprises at least one relief notch for reducing mechanical stress in the spindle body.
- the radial recesses in the spindle body have an angular shape for penetration of the attack end of the installation blade. This is in the form of a window or an angular U-shaped cutout. It is precisely this angular shape of the radial recess that leads to mechanical stress peaks in the corner regions of the radial recess when the attack end is supported on the edges of the radial recess. These voltage peaks overload the material of the spindle body due to the mostly cyclical loading during use of the tool. These overload conditions cause the material of the spindle body to fail in the area of the radial recess, as a result of which crack growth, material breakouts and loss of strength are generated in the material of the spindle body.
- the radial recess has a curvilinear circumferential profile.
- This curvilinear circumference ensures that any mechanical stresses that occur are not concentrated in one point. Instead, these mechanical stresses that occur are distributed over the entire available edge of the radial recess, for example due to the support of the attack end on the edges of the radial recess. In this way, these existing mechanical stresses are transferred to the spindle body over a larger area and in this way avoid overload conditions in the material of the spindle body.
- At least one relief notch is provided in the radial recess of the spindle body.
- This relief notch also removes the angular course of the radial recess.
- the relief notch preferably extends transversely to the circumferential contour of the radial recess and preferably outside of stop surfaces. In this way, additional freedom of movement is provided precisely to the edge region of the radial recess, so that, for example, particularly stressed regions can yield to reduce mechanical stresses. Since stressed areas are not held in place by adjacent edge areas of the radial recess due to the relief notch, the radial edge area of the recess adjoining a relief notch uses the elastic material properties of the spindle body and relieves mechanical stresses. Since the material stress occurring here only uses the elastic material behavior and does not lead to plastic deformation, these mechanical stresses also do not cause a failure of the spindle body in the area of the radial recess.
- the radial recess has at least one radially arranged stop surface on which the attack end of the installation blade can be supported when the spindle body rotates.
- the contour of the radial recess outside of the at least one radial stop surface is arcuate. This preferred arcuate design is used to avoid corner areas in the radial recess, which can lead to a concentration of mechanical stresses.
- the at least one relief notch represents a depression in the circumferential course of the radial recess, which is arranged outside and preferably adjacent to the at least one stop surface.
- the mechanical loads on the spindle body are limited to the at least one radial stop surface of the radial recess.
- the radial stop surface is preferably provided with additional freedom of movement, since the spindle body can yield elastically in the area of the radial recess.
- the relief notch preferably extends at least partially in the axial direction of the spindle body and has a straight or curvilinear shape.
- the at least one relief notch is arcuate, the arcuate shape tapering off in a direction facing away from the at least one adjacent stop surface. It is precisely this preferred shape that is decisive for actually relieving mechanical stresses on the stop surface.
- the spring behavior of the radial recess, in particular the stop surfaces, as well as the mechanical stress curve within the spindle body are positively influenced, i.e. in the direction of stress reduction.
- At least one relief notch is provided for each stop surface of the radial recess.
- the present invention also comprises a manufacturing method for a tool for installing and / or removing a wire thread insert, which has the following steps: manufacturing a spindle body with a drive section and a receiving section, the receiving section having a thread for turning on or a threadless surface for attaching the wire thread insert has, generating a radial recess within the receiving portion, which comprises a curvilinear circumferential profile and / or at least one relief notch for mechanical stress relief in the spindle body, providing and arranging an installation blade in the spindle body so that an attack end of the installation blade is at least temporarily arranged in the radial recess.
- radial recess with at least one radially arranged stop surface.
- relief notches are preferably provided with an axial extension in relation to the spindle body, which have a straight or a curvilinear shape.
- Fig. 1 such a tool 1.
- the tool 1 comprises a spindle body 10 which can be rotated automatically and / or manually via a drive section 5.
- Fig. 1 shows a preferred embodiment of a drive section 5 which can be fastened in a suitable chuck of a drive unit.
- a web or arm arranged transversely to the longitudinal axis L of the tool 1 is preferably provided (not shown).
- the spindle body 10 has a receiving section 20 for the wire thread insert (not shown).
- the receiving section 20 is in the enlarged detail Fig. 1 to recognize.
- the receiving section 20 comprises a thread 2 for screwing or unscrewing the wire thread insert or a threadless surface (not shown) for attaching the wire thread insert.
- An axial recess (not shown) is usually provided within the spindle body 10, in which an installation blade, also not shown, is arranged.
- installation blades are known from the prior art, for example from DE 10 2011 051 846 B1 , EP 1 838 499 B1 , EP 0 153 267 B1 , EP 0 615 818 A1 and WO 2012/062604 .
- the installation blade has an attack end 24, as illustrated in FIGS Figs. 2 and 3 is shown.
- the attack end 24 protrudes from the interior of the spindle body 10 into a radial recess 30 in the spindle body 10 or beyond to the outside.
- the attack end 24 of the installation blade is arranged permanently or temporarily in the radial recess 30.
- the installation blade is selectively pivotable or tiltable or generally movable in the spindle body 10. Building on this, depending on the operating mode of the tool 1, the engagement end 24 is moved into the radial recess 30 in order to engage a wire thread insert. In the same way is the attack end 24 can be removed from the radial recess 30 into the interior of the spindle body 10. It follows from this that the attack end 24 is arranged at least partially in the radial recess 30.
- the radial recess 30 has the shape of a window (see Fig. 2 ), so that it is limited circumferentially by the spindle body 10.
- the radial recess 30 is designed in a manner similar to a groove running in the axial direction in the spindle body 10 (see FIG Fig. 3 ). It is also preferred to represent the radial recess 30 (not shown) as an L-shaped surface if, for example, the tool is only used in one direction of rotation. In this case, the L-shaped radial recess 30 would only provide a stop surface 32 on one side.
- the radial recess 30 represents an opening in the spindle body 10 in the radial direction, i.e. perpendicular to the longitudinal axis of the spindle body 10.
- This radial opening preferably has a certain width adapted to the size of the attack end 24 and a certain length parallel to the longitudinal axis L of the spindle body 10 on.
- the spindle body 10 is rotated about its longitudinal axis L for installing and / or removing a wire thread insert, as in FIG Fig. 1-3 is indicated by the arrows D (direction of rotation).
- the engagement end 24 engages a wire thread insert during this rotary movement, the engagement end 24 is pressed against one of the oppositely arranged stop surfaces 32 of the radial recess 30 and is supported there.
- the radial recess 30 preferably comprises at least one stop surface 32. If the tool is only used for installing or only removing wire thread inserts, only one stop surface 32 in the screwing-in direction or in the screwing-out direction D is sufficient. If, on the other hand, the tool 1 is used for installing and removing wire thread inserts, two stop surfaces 32 arranged opposite one another are preferred.
- a circumferential contour or a circumferential course 34 of the radial recess 30 is angular in known tools, as in FIG Fig. 1-3 can be seen. From this shape it follows that the stop surface 32 to support the attack end 24 when a or removing a wire thread insert is limited by two corner areas 36 in each case. These corner areas 36 generate mechanical stress peaks in the spindle body 10 during use of the tool 1.
- the radial recess 30 is equipped with rounded portions 38 in order to reduce the mechanical stress peaks.
- the fillets 38 are arranged instead of the corner regions 36. These fillets 38 are not angular and have an arcuate ( Fig. 4 ) or curvilinear course. In this way, mechanical loads on the stop surfaces 32 are diverted into the spindle body 10 without generating stress peaks. It is also preferred to design the fillets 38 in the shape of a bone.
- Such roundings 38 are both in a receiving section 20 with (see Fig. 5 ) or without thread 22 (see Fig. 4 ) as well as in an extensively closed one (see Fig. 4 ) or in a radial recess 30 open on one side (see Fig. 5 ) usable.
- the radial recess 30 of the receiving section 20 has at least one relief notch 40.
- Different preferred configurations of the relief notch 40 are shown in FIGS Figures 6 and 7 shown.
- the shape of the relief notch 40 is not limited to the preferred embodiments shown.
- the relief notch 40 is explained below using the example of a groove-shaped radial recess 30 and applies in the same way to a radial recess 30 with a closed circumferential contour 34.
- the relief notch 40 is preferably arranged adjacent to a stop surface 32 in order to support the reduction and dissipation of the mechanical stresses occurring there into the material of the spindle body 10.
- the relief notch 40 thus preferably forms a depression in and perpendicular to the circumferential profile 34 of the radial recess 30.
- the at least one relief notch 40 is preferably arranged instead of a corner region 36.
- the relief notch 40 thus preferably allows additional yielding of the stop surface 32 in relation to the mechanical loads from the attack end 24. In this way, mechanical stress peaks from the stop surface 32 into the axial depth of the spindle body 10, i.e. towards the closed end of the relief notch 40, relocated.
- a material in combination with a hardness specification with reference to optimal crack insensitivity with low plastic deformation and good wear resistance is preferred.
- a precipitation hardening steel with the identifier 1.2709ESU with a preferred hardness in the range from 50 to 58 HRC, preferably 54 HRC is used. It is also preferred to age martensitic steel according to 1.2550. 1.2767 ESU with 52 HRC to be used.
- hard metal is also preferably used as the spindle body material, which has received its material properties based on coordinated sintering processes.
- At least one relief notch 40 is preferably arranged adjacent to each stop surface 32 or only adjacent to a selected stop surface 32. It is further preferred that a relief notch 40 is provided instead of each corner area 36 or only instead of selected corner areas 36. It is therefore preferred to equip the closed radial recess 30 with one or two relief notches 40 per stop surface 32. It is also preferred to equip the open, groove-shaped radial recess 30 with a relief notch 40 per stop surface 32.
- the relief notch 40 preferably runs with at least part of its length in the axial direction of the spindle body 10. This course is straight or curvilinear or represents a combination of sections of both course shapes. It is also preferred to merge an initially straight axial course into an arcuate section allow. It has proven to be advantageous if one end of the arch shape faces away from the stop surface 32 (see FIG Figures 6 and 7 ).
- the relief notch 40 is preferably a j-like shape (see FIG Fig. 6 ) or a comma-like form (see Fig. 7 ) having.
- the preferred embodiments of the present invention have shown that with increasing depth T of the relief notch 40 in the axial direction of the spindle body 10, the mechanical load on the relief notch 40 and thus the material of the spindle body 10 is reduced. This is based on the exemplary voltage values of the Figures 6 and 7 recognizable. At a depth T of approx. One thread turn in Fig. 6 a mechanical stress reduction to 420 MPa is achieved. At a depth T of approx. 1.5 threads in Fig. 7 a mechanical stress reduction to approx. 340 MPa is achieved. Thus, it is preferable to provide the relief notch 40 with as great a depth as possible.
- the relief notch 40 begins at the root of the thread and ends at the tip of the thread.
- Figure 8a, b shows by way of example further preferred courses of relief notches 40.
- Figure 8b shows a preferred relief notch 40 which is inclined in the direction of the stop surface 32.
- step S1 The spindle body 10 with the drive section 5 and the receiving section 20 is first produced in step S1. Subsequently, in step S2, the radial recess 30 is produced within the receiving section 20. The radial recess 30 then has at least one of the preferred shape features described above for mechanical stress relief.
- the spindle body 10 with radial recess 30 and relief notch 40 or rounding 38 is irradiated with a blasting agent.
- the abrasive is preferably accelerated by means of compressed air and applied to the outer Surface of the spindle body 10 directed. In this way, body edges of the spindle body 10 are preferably rounded and / or the surface of the spindle body 10 is compressed.
- Both abrasive and non-abrasive media are suitable as blasting media.
- Exemplary blasting media are sand, slag blasting media, corundum, plastic and / or chilled cast iron or cast steel. With preferred glass beads, a slight plastic deformation of the surface of the spindle body 10 is achieved. This preferably leads to an internal stress in the spindle body 10, as a result of which the surface hardness and the fatigue strength are increased.
- the installation blade is provided in step S4 and arranged in the spindle body 10 in step S4 in such a way that the attack end 24 of the installation blade is arranged in the radial recess 30.
- at least one of the radial stop surfaces 32 is preferably provided in the radial recess 30 in the context of the production method.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Ein- oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes sowie ein Herstellungsverfahren dafür.
- Im Stand der Technik sind verschiedene Werkzeuge zum Ein- oder Ausbauen von Drahtgewindeeinsätzen bekannt. Derartige Werkzeuge umfassen einen Spindelkörper, der gewöhnlich einen Antriebsabschnitt und einen Aufnahmeabschnitt mit Gewinde zum Aufdrehen des Drahtgewindeeinsatzes aufweist. Im Inneren dieses Spindelkörpers ist eine Installationsklinge angeordnet. Diese Installationsklinge stellt eine langgestreckte Konstruktion mit einem mittleren Drehpunkt dar. Dieser mittlere Drehpunkt ist auch häufig der Befestigungspunkt der Installationsklinge, der durch einen im Spindelkörper vernieteten Stift gebildet wird. An einem Ende der Installationsklinge ist ein Angriffsende angeordnet, das in den Drahtgewindeeinsatz eingreift. Am anderen Ende der Installationsklinge ist häufig eine Feder angeordnet, sodass das Angriffsende in eine Eingriffsposition im Drahtgewindeeinsatz federnd vorgespannt wird.
- Derartige Werkzeuge sind in
EP 0 153 266 ,EP 0 153 267 ,EP 0 153 268 B1 ,EP 0 615 818 undDE 10 2011 051 846 B1 beschrieben. - In den oben genannten Dokumenten des Standes der Technik greift jeweils ein Angriffsende der Installationsklinge durch eine radiale Ausnehmung im Spindelkörper am Drahtgewindeeinsatz an. Zu diesem Zweck weist der Drahtgewindeeinsatz beispielsweise eine entsprechende Kerbe auf. Sobald das Werkzeug zum Einbauen oder zum Ausbauen des Drahtgewindeeinsatzes in der Bauteilöffnung gedreht wird, wird das Drehmoment des Werkzeugs über das Angriffsende der Installationsklinge auf den Drahtgewindeeinsatz übertragen. Um die Stabilität des Angriffsendes der Installationsklinge zu gewährleisten, stützt sich das Angriffsende zumeist an einer radial angeordneten Anschlagfläche des Spindelkörpers ab. Die Anschlagfläche wird durch einen radialen Längenabschnitt parallel zum Radius des Spindelkörpers und einen axialen Längenabschnitt parallel zur Längsachse des Spindelkörpers aufgespannt.
- Es hat sich gezeigt, dass diese radial angeordneten Anschlagflächen mechanischen Spannungsbelastungen, im Speziellen Druckkräften auf die Anschlagfläche, ausgesetzt sind, die die mechanische Stabilität des Materials des Spindelkörpers übersteigen. Diese mechanischen Belastungen wirken hauptsächlich in tangentialer Richtung bezogen auf den Spindelkörper. Dies liegt daran, dass beim Ein- und/oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes das Angriffsende stoßartig mit der Kraft des wirkenden Drehmoments gegen die Anschlagfläche schlägt. Diese wiederkehrende fast zyklische Belastung führt zu Materialermüdung und Materialversagen im Bereich der radialen Ausnehmung, was die Lebensdauer des Werkzeugs nachteilig verkürzt und Wartungsaufwand erzeugt. Aus diesem Grund führt diese mechanische Belastung nach einer gewissen Nutzungsdauer des Werkzeugs zu einer Beschädigung des Spindelkörpers angrenzend an das Angriffsende der Installationsklinge.
- Es ist daher die Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Werkzeug mit höherer Lebensdauer und einem geringeren Verschleiß im Vergleich zum Stand der Technik bereitzustellen.
- Die obige Aufgabe wird durch ein Werkzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie durch ein Herstellungsverfahren für dieses Werkzeug gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen vorliegender Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den anhängenden Patentansprüchen hervor.
- Das erfindungsgemäße Werkzeug zum Ein- und/oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes weist die folgenden Merkmale auf: einen Spindelkörper mit einem Antriebsabschnitt und einem Aufnahmeabschnitt für einen Drahtgewindeeinsatz, wobei der Aufnahmeabschnitt ein Gewinde zum Aufdrehen oder eine gewindelose Oberfläche zum Aufstecken des Drahtgewindeeinsatzes umfasst, eine Installationsklinge, die zumindest teilweise im Spindelkörper angeordnet ist und die ein Angriffsende umfasst, mit dem der Drahtgewindeeinsatz durch die Installationsklinge einbaubar und/oder ausbaubar ist, wobei der Spindelkörper im Aufnahmeabschnitt eine radiale Ausnehmung aufweist, in der das Angriffsende der Installationsklinge zumindest zeitweise angeordnet ist und die einen krummlinigen Umfangsverlauf und/oder zumindest eine Entlastungskerbe zum mechanischen Spannungsabbau im Spindelkörper umfasst.
- Wie oben bereits diskutiert worden ist, besitzen die radialen Ausnehmungen im Spindelkörper zum Durchgriff des Angriffsendes der Installationsklinge eine eckige Gestalt. Diese liegt in Form eines Fensters oder eines eckigen U-förmigen Ausschnitts vor. Gerade diese eckige Formgestaltung der radialen Ausnehmung führt bei einem Abstützen des Angriffsendes an den Rändern der radialen Ausnehmung zu mechanischen Spannungsspitzen in den Eckbereichen der radialen Ausnehmung. Diese Spannungsspitzen überlasten aufgrund der zumeist zyklischen Belastung während der Nutzung des Werkzeugs das Material des Spindelkörpers. Diese Überlastzustände erzeugen ein Versagen des Materials des Spindelkörpers im Bereich der radialen Ausnehmung, wodurch Risswachstum, Materialausbrüche sowie Festigkeitsverluste im Material des Spindelkörpers erzeugt werden. Gemäß einer Alternative vorliegender Erfindung werden daher zur Ausgestaltung dieser radialen Ausnehmung keine eckigen Konturen genutzt. Stattdessen weist die radiale Ausnehmung einen krummlinigen Umfangsverlauf auf. Dieser krummlinige Umfangsverlauf sorgt dafür, dass auftretende mechanische Spannungen nicht in einem Punkt konzentriert werden. Stattdessen verteilen sich diese auftretenden mechanischen Spannungen, beispielsweise durch das Abstützen des Angriffsendes an den Rändern der radialen Ausnehmung auf den zur Verfügung stehenden gesamten Rand der radialen Ausnehmung. Auf diese Weise werden diese vorhandenen mechanischen Spannungen über eine größere Fläche an den Spindelkörper abgegeben und vermeiden auf diese Weise Überlastzustände im Material des Spindelkörpers.
- Gemäß einer weiteren Alternative vorliegender Erfindung ist in der radialen Ausnehmung des Spindelkörpers mindestens eine Entlastungskerbe vorgesehen. Diese Entlastungskerbe hebt ebenfalls den eckigen Verlauf der radialen Ausnehmung auf. Vorzugsweise erstreckt sich die Entlastungskerbe quer zur Umfangskontur der radialen Ausnehmung und bevorzugt außerhalb von Anschlagflächen. Auf diese Weise wird gerade dem Randbereich der radialen Ausnehmung zusätzlicher Bewegungsspielraum bereitgestellt, sodass beispielsweise besonders belastete Bereiche zum Abbau mechanischer Spannungen nachgeben können. Da belastete Bereiche aufgrund der Entlastungskerbe nicht durch benachbarte Randbereiche der radialen Ausnehmung festgehalten werden, nutzt der radiale Randbereich der Ausnehmung angrenzend an eine Entlastungskerbe die elastischen Materialeigenschaften des Spindelkörpers aus und baut mechanische Spannungsbelastungen ab. Da die hier stattfindende Materialbelastung lediglich das elastische Materialverhalten nutzt und nicht zu einer plastischen Verformung führt, rufen diese mechanischen Belastungen auch nicht ein Versagen des Spindelkörpers im Bereich der radialen Ausnehmung hervor.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die radiale Ausnehmung zumindest eine radial angeordnete Anschlagfläche auf, an der das Angriffsende der Installationsklinge bei Drehung des Spindelkörpers abstützbar ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist die Kontur der radialen Ausnehmung außerhalb der zumindest einen radialen Anschlagfläche bogenförmig ausgebildet. Diese bevorzugte bogenförmige Gestaltung dient der Vermeidung von Eckbereichen in der radialen Ausnehmung, die zu einer Konzentration mechanischer Spannungen führen können.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung stellt die mindestens eine Entlastungskerbe eine Vertiefung im Umfangsverlauf der radialen Ausnehmung dar, die außerhalb und vorzugsweise angrenzend an die mindestens eine Anschlagfläche angeordnet ist.
- Aufgrund der praktischen Erfahrungen bei der Nutzung des Ein- und/oder Ausbauwerkzeugs für Drahtgewindeeinsätze hat sich gezeigt, dass die mechanischen Belastungen des Spindelkörpers auf die mindestens eine radiale Anschlagfläche der radialen Ausnehmung beschränkt sind. Um die in diesem Bereich auftretenden mechanischen Spannungen abzubauen, ist es bevorzugt, die mindestens eine Entlastungskerbe angrenzend an die radiale Anschlagfläche anzuordnen. Auf diese Weise wird der radialen Anschlagfläche bevorzugt ein zusätzlicher Bewegungsspielraum zur Verfügung gestellt, da der Spindelkörper im Bereich der radialen Ausnehmung elastisch ausweichen kann.
- Zur Entlastung der radialen Ausnehmung erstreckt sich die Entlastungskerbe vorzugsweise zumindest teilweise in axialer Richtung des Spindelkörpers und weist eine gerade oder eine krummlinige Form auf. In diesem Zusammenhang ist es weiter bevorzugt, dass die mindestens eine Entlastungskerbe bogenförmig ausgebildet ist, wobei die Bogenform in einer Richtung abgewandt von der zumindest einen benachbarten Anschlagfläche ausläuft. Gerade diese bevorzugte Formgebung ist ausschlaggebend dafür, dass tatsächlich mechanische Spannungen an der Anschlagfläche abgebaut werden. Zudem wird mithilfe dieser Formgebung und der bevorzugten Tiefe der Entlastungskerbe das Federverhalten der radialen Ausnehmung, insbesondere der Anschlagflächen, sowie der mechanische Spannungsverlauf innerhalb des Spindelkörpers positiv, d.h. in Richtung einer Spannungsreduktion, beeinflusst.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform vorliegender Erfindung ist für jede Anschlagfläche der radialen Ausnehmung mindestens eine Entlastungskerbe vorgesehen.
- Vorliegende Erfindung umfasst zudem ein Herstellungsverfahren für ein Werkzeug zum Ein- und/oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes, das die folgenden Schritte aufweist: Herstellen eines Spindelkörpers mit einem Antriebsabschnitt und einem Aufnahmeabschnitt, wobei der Aufnahmeabschnitt ein Gewinde zum Aufdrehen oder eine gewindelose Oberfläche zum Aufstecken des Drahtgewindeeinsatzes aufweist, Erzeugen einer radialen Ausnehmung innerhalb des Aufnahmeabschnitts, die einen krummlinigen Umfangsverlauf und/oder zumindest eine Entlastungskerbe zum mechanischen Spannungsabbau im Spindelkörper umfasst, Bereitstellen und Anordnen einer Installationsklinge im Spindelkörper, sodass ein Angriffsende der Installationsklinge zumindest zeitweise in der radialen Ausnehmung angeordnet ist.
- In weiterer Ausgestaltung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist es bevorzugt, die radiale Ausnehmung mit mindestens einer radial angeordneten Anschlagfläche bereitzustellen. Zudem werden vorzugsweise Entlastungskerben mit einer axialen Erstreckung bezogen auf den Spindelkörper vorgesehen, die eine gerade oder eine krummlinige Form aufweisen.
- Die bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- ein Werkzeug zum Ein- oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes aus dem Stand der Technik mit einer radialen Ausnehmung,
- Figur 2
- eine schematische Darstellung eines Aufnahmeabschnitts eines aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugs,
- Figur 3
- eine schematische Darstellung des Aufnahmeabschnitts des Werkzeugs gemäß
Fig. 1 aus dem Stand der Technik, - Figur 4
- eine bevorzugte Ausfuhrungsform der radialen Ausnehmung gemäß vorliegen-der Erfindung,
- Figur 5
- eine weitere bevorzugte Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Aufnahme-abschnitts des Werkzeugs,
- Figur 6
- eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Aufnahmeabschnitts mit radialer Ausnehmung und Entlastungskerbe,
- Figur 7
- eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Aufnahmeabschnitts mit radialer Ausnehmung und Entlastungskerbe,
- Figur 8 a, b
- weitere bevorzugte Ausführungsformen der Entlastungskerbe in der radialen Ausnehmung und
- Figur 9
- ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsver-fahrens vorliegender Erfindung.
- Im Stand der Technik sind verschiedene Werkzeuge zum Ein- und Ausbau von Drahtgewindeeinsätzen bekannt, wie oben diskutiert worden ist. Beispielgebend zeigt
Fig. 1 ein derartiges Werkzeug 1. Das Werkzeug 1 umfasst einen Spindelkörper 10, der über einen Antriebsabschnitt 5 automatisch und/oder manuell gedreht werden kann.Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsabschnitts 5, der in einem passenden Futter einer Antriebseinheit befestigbar ist. Zur manuellen Drehung des Werkzeugs 1 ist bevorzugt ein quer zur Längsachse L des Werkzeugs 1 angeordneter Steg oder Arm vorgesehen (nicht gezeigt). Der Spindelkörper 10 weist an einem dem Antriebsabschnitt 5 gegenüberliegenden Ende einen Aufnahmeabschnitt 20 für den Drahtgewindeeinsatz (nicht gezeigt) auf. Der Aufnahmeabschnitt 20 ist in der Ausschnittsvergrößerung derFig. 1 zu erkennen. - Der Aufnahmeabschnitt 20 umfasst ein Gewinde 2 zum Aufspindeln oder Aufdrehen des Drahtgewindeeinsatzes oder eine gewindelose Oberfläche (nicht gezeigt) zum Aufstecken des Drahtgewindeeinsatzes.
- Innerhalb des Spindelkörpers 10 ist zumeist eine axiale Aussparung (nicht gezeigt) vorgesehen, in der eine ebenfalls nicht gezeigte Installationsklinge angeordnet ist. Derartige Installationsklingen sind aus dem Stand der Technik bekannt, bspw. aus
DE 10 2011 051 846 B1 ,EP 1 838 499 B1 ,EP 0 153 267 B1 ,EP 0 615 818 A1 undWO 2012/062604 . - Die Installationsklinge weist ein Angriffsende 24 auf, wie es illustrierend in den
Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Das Angriffsende 24 ragt aus dem Inneren des Spindelkörpers 10 in eine radiale Ausnehmung 30 im Spindelkörper 10 oder darüber hinaus nach außen. In Abhängigkeit von der aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktion des Werkzeugs 1 und der Anordnung der Installationsklinge im Spindelkörper 10 ist das Angriffsende 24 der Installationsklinge permanent oder zeitweise in der radialen Ausnehmung 30 angeordnet. Die Installationsklinge ist im Spindelkörper 10 gezielt schwenkbar oder verkippbar oder allgemein bewegbar. Darauf aufbauend wird je nach Betriebsart des Werkzeugs 1 das Angriffsende 24 in die radiale Ausnehmung 30 bewegt, um an einem Drahtgewindeeinsatz anzugreifen. In gleicher Weise ist das Angriffsende 24 aus der radialen Ausnehmung 30 ins Innere des Spindelkörpers 10 entfernbar. Daraus folgt, dass das Angriffsende 24 zumindest teilweise in der radialen Ausnehmung 30 angeordnet ist. - Gemäß unterschiedlicher bevorzugter Ausführungsformen vorliegender Erfindung besitzt die radiale Ausnehmung 30 die Form eines Fensters (siehe
Fig. 2 ), sodass sie umfänglich durch den Spindelkörper 10 begrenzt ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die radiale Ausnehmung 30 ähnlich einer in axialer Richtung verlaufenden Nut im Spindelkörper 10 ausgebildet (sieheFig. 3 ). Es ist ebenfalls bevorzugt, die radiale Ausnehmung 30 (nicht gezeigt) als L-förmige Fläche darzustellen, wenn beispielsweise das Werkzeug nur in einer Drehrichtung verwendet wird. In diesem Fall würde die L-förmige radiale Ausnehmung 30 nur einseitig eine Anschlagfläche 32 zur Verfügung stellen. Allgemein stellt die radiale Ausnehmung 30 eine Öffnung im Spindelkörper 10 in radialer Richtung dar, also senkrecht zur Längsachse des Spindelkörpers 10. Diese radiale Öffnung weist bevorzugt eine gewisse Breite angepasst an die Größe des Angriffsendes 24 sowie eine bestimmte Länge parallel zur Längsachse L des Spindelkörpers 10 auf. - Der Spindelkörper 10 wird zum Einbauen und/oder zum Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes um seine Längsachse L gedreht, wie in den
Fig. 1-3 durch die Pfeile D (Drehrichtung) angedeutet ist. Sobald das Angriffsende 24 während dieser Drehbewegung in einen Drahtgewindeeinsatz eingreift, wird das Angriffsende 24 gegen eine der einander gegenüberliegend angeordneten Anschlagflächen 32 der radialen Ausnehmung 30 gedrückt und stützt sich dort ab. Vorzugsweise umfasst die radiale Ausnehmung 30 mindestens eine Anschlagfläche 32. Wird das Werkzeug nur zum Einbauen oder nur zum Ausbauen von Drahtgewindeeinsätzen genutzt, ist nur eine Anschlagfläche 32 in Eindrehrichtung bzw. in Ausdrehrichtung D ausreichend. Wird hingegen das Werkzeug 1 für den Ein- und Ausbau von Drahtgewindeeinsätzen verwendet, sind zwei einander gegenüberliegend angeordnete Anschlagflächen 32 bevorzugt. - Eine Umfangskontur bzw. ein Umfangsverlauf 34 der radialen Ausnehmung 30 ist in bekannten Werkzeugen eckig ausgebildet, wie in den
Fig. 1-3 zu erkennen ist. Aus dieser Formgestaltung folgt, dass die Anschlagfläche 32 zur Abstützung des Angriffsendes 24 beim Ein- oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes durch jeweils zwei Eckbereiche 36 begrenzt ist. Diese Eckbereiche 36 erzeugen mechanische Spannungsspitzen im Spindelkörper 10 während des Gebrauchs des Werkzeugs 1. - Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist die radiale Ausnehmung 30 mit Verrundungen 38 ausgestattet, um die mechanischen Spannungsspitzen zu reduzieren. Die Verrundungen 38 werden anstelle der Eckbereiche 36 angeordnet. Diese Verrundungen 38 sind nicht eckig und besitzen einen bogenförmigen (
Fig. 4 ) oder krummlinigen Verlauf. Auf diese Weise werden mechanische Belastungen an den Anschlagflächen 32 in den Spindelkörper 10 abgeleitet, ohne Spannungsspitzen zu erzeugen. Es ist ebenfalls bevorzugt, die Verrundungen 38 knochenförmig auszubilden. Derartige Verrundungen 38 sind sowohl in einem Aufnahmeabschnitt 20 mit (sieheFig. 5 ) oder ohne Gewinde 22 (sieheFig. 4 ) wie auch in einer umfänglich geschlossenen (sieheFig. 4 ) oder in einer einseitig offenen radialen Ausnehmung 30 (sieheFig. 5 ) nutzbar. - Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die radiale Ausnehmung 30 des Aufnahmeabschnitts 20 mindestens eine Entlastungskerbe 40 auf. Unterschiedliche bevorzugte Ausgestaltungen der Entlastungskerbe 40 sind in den
Fig. 6 und 7 dargestellt. Die Formgebung der Entlastungskerbe 40 ist aber nicht begrenzt auf die gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Im Weiteren wird die Entlastungskerbe 40 am Beispiel einer nutförmigen radialen Ausnehmung 30 erläutert und gilt in gleicher Weise auch für eine radiale Ausnehmung 30 mit geschlossener Umfangskontur 34. - Bevorzugt ist die Entlastungskerbe 40 angrenzend an eine Anschlagfläche 32 angeordnet, um den Abbau und die Ableitung der dort auftretenden mechanischen Spannungen ins Material des Spindelkörpers 10 zu unterstützen. Somit bildet bevorzugt die Entlastungskerbe 40 eine Vertiefung im und senkrecht zum Umfangsverlauf 34 der radialen Ausnehmung 30.
- Weiterhin bevorzugt ist die mindestens eine Entlastungskerbe 40 anstelle eines Eckbereichs 36 angeordnet. Auf diese Weise wird durch die Entlastungskerbe 40 der starre Verbund zwischen der Anschlagfläche 32 und einer Querfläche 33 der radialen Ausnehmung 30 gelöst, um der Anschlagfläche 32 zusätzliche Flexibilität bzw. Bewegungsfreiheit im Rahmen der Eigenschaften des Materials des Spindelkörpers 10 zu geben. Die Entlastungskerbe 40 ermöglicht somit bevorzugt ein zusätzliches Nachgeben der Anschlagfläche 32 in Bezug auf die mechanischen Belastungen durch das Angriffsende 24. Auf diese Weise werden mechanische Spannungsspitzen von der Anschlagfläche 32 in die axiale Tiefe des Spindelkörpers 10, also zum geschlossenen Ende der Entlastungskerbe 40 hin, verlagert.
- Um den Spindelkörper 10 in seiner Stabilität zu unterstützen, ist ein Material in Kombination mit einer Härtevorgabe mit Bezug zu optimaler Rissunempfindlichkeit bei geringer plastischer Verformung und guter Verschleißfestigkeit bevorzugt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung wird ein ausscheidungshärtender Stahl mit der Kennzeichnung 1.2709ESU mit einer bevorzugten Härte im Bereich von 50 bis 58 HRC, bevorzugt 54 HRC, eingesetzt. Es ist ebenfalls bevorzugt, martensithärtenden Stahl gemäß 1.2550 altern. 1.2767 ESU mit 52 HRC einzusetzen. Alternativ wird auch bevorzugt Hartmetall als Spindelkörpermaterial verwendet, welches basierend auf abgestimmten Sinterverfahren seine Materialeigenschaften erhalten hat.
- Vorzugsweise ist angrenzend an jede Anschlagfläche 32 oder nur angrenzend an eine ausgewählte Anschlagfläche 32 mindestens eine Entlastungskerbe 40 angeordnet. Weiter bevorzugt ist anstelle jedes Eckbereichs 36 oder nur anstelle ausgewählter Eckbereiche 36 jeweils eine Entlastungskerbe 40 vorgesehen. Es ist daher bevorzugt, die geschlossene radiale Ausnehmung 30 mit einer oder mit zwei Entlastungskerben 40 pro Anschlagfläche 32 auszustatten. Es ist ebenfalls bevorzugt, die offene nutförmige radiale Ausnehmung 30 mit einer Entlastungskerben 40 pro Anschlagfläche 32 auszustatten.
- Die Entlastungskerbe 40 verläuft bevorzugt zumindest mit einem Teilbereich ihrer Länge in axialer Richtung des Spindelkörpers 10. Dieser Verlauf ist gerade oder krummlinig oder stellt eine Kombination von Abschnitten beider Verlaufsformen dar. Des Weiteren ist es bevorzugt, einen zunächst geradlinigen axialen Verlauf in einen bogenförmigen Abschnitt übergehen zu lassen. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Ende der Bogenform von der Anschlagfläche 32 abgewandt ist (siehe
Fig. 6 und 7 ). - Anhand des Vergleichs der
Fig. 6 und 7 ist ebenfalls erkennbar, dass die Entlastungskerbe 40 bevorzugt ein j-ähnliche Form (sieheFig. 6 ) oder eine Komma-ähnliche Form (sieheFig. 7 ) aufweist. - Unabhängig von der Form der Entlastungskerbe 40 hat sich anhand der bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung gezeigt, dass sich mit zunehmender Tiefe T der Entlastungskerbe 40 in axialer Richtung des Spindelkörpers 10 eine Reduktion der mechanischen Belastung der Entlastungskerbe 40 und somit des Materials des Spindelkörpers 10 einstellt. Dies ist anhand der exemplarischen Spannungswerte der
Fig. 6 und 7 erkennbar. Bei einer Tiefe T von ca. einem Gewindegang inFig. 6 wird eine mechanische Spannungsreduktion auf 420 MPa erzielt. Bei einer Tiefe T von ca. 1,5 Gewindegängen inFig. 7 wird eine mechanische Spannungsreduktion auf ca. 340 MPa erzielt. Somit ist es bevorzugt, die Entlastungskerbe 40 mit einer möglichst großen Tiefe auszustatten. Diese Tiefe T hat vorzugsweise einen Wert aus dem Bereich von 0,5.ST≤T≤4·ST, weiter bevorzugt von 1,0.ST≤T≤3,5·ST und insbesondere von T=1,5·ST, wobei ST die Steigung des Gewindes des Spindelkörpers bezeichnet. Vorzugsweise beginnt die Entlastungskerbe 40 am Gewindegrund und endet auf der Gewindespitze. Die Entlastungskerbe 40 hat eine bevorzugte Breite BK im Verlauf der Umfangsrichtung des Spindelkörpers 10 im Bereich von 0,15 mm≤ BK≤0,5 mm, bevorzugt BK=0,3 mm. -
Figur 8a, b zeigt beispielgebend weitere bevorzugte Verläufe von Entlastungskerben 40. So erstreckt sich die Entlastungskerbe 40 derFigur 8 a in einem krummlinigen Verlauf bis zu einer Tiefe von T=3,5·ST. Hier ist auch eine geringere Tiefe bevorzugt, wenn die mechanischen Belastungen der Anschlagfläche 32 dies zulassen.Figur 8b zeigt eine bevorzugte Entlastungskerbe 40, die in Richtung Anschlagfläche 32 geneigt ist. - Zur bevorzugten Herstellung des Werkzeugs 1 (siehe
Figur 9 ) wird zunächst im Schritt S1 der Spindelkörper 10 mit dem Antriebsabschnitt 5 und dem Aufnahmeabschnitt 20 hergestellt. Nachfolgend wird im Schritt S2 die radiale Ausnehmung 30 innerhalb des Aufnahmeabschnitts 20 erzeugt. Die radiale Ausnehmung 30 weist dann zumindest eine der oben beschriebenen bevorzugten Formmerkmale zur mechanischen Spannungsentlastung auf. - In einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt S3 wird der Spindelkörper 10 mit radialer Ausnehmung 30 und Entlastungskerbe 40 oder Verrundung 38 mit einem Strahlmittel bestrahlt. Das Strahlmittel wird vorzugsweise mittels Druckluft beschleunigt und auf die äußere Oberfläche des Spindelkörpers 10 gerichtet. Auf diese Weise werden vorzugsweise Körperkanten des Spindelkörpers 10 abgerundet und/oder die Oberfläche des Spindelkörpers 10 verdichtet. Als Strahlmittel eignen sich abrasive Mittel sowie nicht abrasive Mittel. Beispielhafte Strahlmittel sind Sand, Schlackestrahlmittel, Korund, Kunststoff und/oder Hartguss oder Stahlguss. Mit bevorzugten Glasperlen wird eine geringe plastische Verformung der Oberfläche des Spindelkörpers 10 erreicht. Diese führt bevorzugt zu einer Eigenspannung im Spindelkörper 10, wodurch die Oberflächenhärte und die Dauerfestigkeit erhöht werden.
- Abschließend wir im Schritt S4 die Installationsklinge bereitgestellt und im Schritt S4 im Spindelkörper 10 derart angeordnet, dass das Angriffsende 24 der Installationsklinge in der radialen Ausnehmung 30 angeordnet ist. Weiterhin bevorzugt wird im Rahmen des Herstellungsverfahrens in der radialen Ausnehmung 30 mindestens eine der radialen Anschlagflächen 32 bereitgestellt. Zudem ist es bevorzugt, die oben diskutierte Entlastungskerbe 40 mit axiale Erstreckung bezogen auf den Spindelkörper 10 derart bereitzustellen, dass sie eine gerade oder eine krummlinige Form aufweist.
-
- 1
- Werkzeug
- 5
- Antriebsabschnitt
- 10
- Spindelkörper
- 20
- Aufnahmeabschnitt
- 22
- Gewinde
- 24
- Angriffsende
- 30
- radiale Ausnehmung
- 32
- Anschlagfläche
- 33
- Querfläche
- 34
- Umfangskontur
- 36
- Eckbereich
- 38
- Verrundung
- 40
- Entlastungskerbe
- L
- Längsachse
- D
- Drehrichtung
- ST
- Steigung des Gewindes des Spindelkörpers
- BK
- Breite der Entlastungskerbe
Claims (11)
- Werkzeug (1) zum Ein- und/oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes, das die folgenden Merkmale aufweist:a. einen Spindelkörper (10) mit einem Antriebsabschnitt (5) und einem Aufnahmeabschnitt (20) für einen Drahtgewindeeinsatz, wobei der Aufnahmeabschnitt (20) ein Gewinde (22) zum Aufdrehen oder eine gewindelose Oberfläche zum Aufstecken des Drahtgewindeeinsatzes aufweist,b. eine Installationsklinge, die zumindest teilweise im Spindelkörper (10) angeordnet ist und die ein Angriffsende (24) umfasst, mit dem der Drahtgewindeeinsatz durch die Installationsklinge einbaubar und/oder ausbaubar ist, wobeic. der Spindelkörper (10) im Aufnahmeabschnitt (20) eine radiale Ausnehmung (30) aufweist, in der das Angriffsende (24) der Installationsklinge zumindest zeitweise angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dassd. die radiale Ausnehmung (30) einen krummlinigen Umfangsverlauf (34, 38) und/oder zumindest eine Entlastungskerbe (40) zum mechanischen Spannungsabbau im Spindelkörper (10) umfasst.
- Werkzeug (1) gemäß Anspruch 1, in dem die radiale Ausnehmung (30) zumindest eine radial angeordnete Anschlagfläche (32) aufweist, an der das Angriffsende (24) bei Drehung des Spindelkörpers (10) abstützbar ist.
- Werkzeug (1) gemäß Anspruch 2, in dem die Umfangskontur (38) der radialen Ausnehmung (30) außerhalb der zumindest einen radialen Anschlagfläche (32) bogenförmig ausgebildet ist.
- Werkzeug (1) gemäß Anspruch 2, in dem die mindestens eine Entlastungskerbe (40) eine Vertiefung im Umfangsverlauf (34) der radialen Ausnehmung (30) darstellt, die außerhalb der mindestens einen Anschlagfläche (32) angeordnet ist.
- Werkzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem sich die Entlastungskerbe (40) zumindest teilweise in axialer Richtung des Spindelkörpers (10) erstreckt und eine gerade und/oder eine krummlinige Form aufweist.
- Werkzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, in dem sich die Entlastungskerbe (40) zumindest teilweise in axialer Richtung des Spindelkörpers (10) erstreckt und bogenförmig ausgebildet ist, wobei die Bogenform in einer Richtung abgewandt von der zumindest einen benachbarten Anschlagfläche (32) ausläuft.
- Werkzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem für jede Anschlagfläche (32) mindestens eine Entlastungskerbe (40) vorgesehen ist.
- Herstellungsverfahren für ein Werkzeug (1) zum Ein- und/oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes, das die folgenden Schritte aufweist:a. Herstellen (S1) eines Spindelkörpers (10) mit einem Antriebsabschnitt (5) und einem Aufnahmeabschnitt (20), wobei der Aufnahmeabschnitt (20) ein Gewinde (22) zum Aufdrehen oder eine gewindelose Oberfläche zum Aufstecken des Drahtgewindeeinsatzes aufweist, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:b. Erzeugen (S2) einer radialen Ausnehmung (30) innerhalb des Aufnahmeabschnitts (20), die einen krummlinigen Umfangsverlauf und/oder zumindest eine Entlastungskerbe (40) zum mechanischen Spannungsabbau im Spindelkörper (10) umfasst,c. Bereitstellen (S3) und Anordnen (S4) einer Installationsklinge im Spindelkörper (10), so dass ein Angriffsende (24) der Installationsklinge zumindest zeitweise in der radialen Ausnehmung (30) angeordnet ist.
- Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 8, in dem die radiale Ausnehmung (30) mit mindestens einer radial angeordneten Anschlagfläche (32) bereitgestellt wird.
- Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Entlastungskerbe (40) mit einer axialen Erstreckung bezogen auf den Spindelkörper (10) bereitgestellt wird, die eine gerade oder eine krummlinige Form aufweist.
- Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 8, mit dem weiteren Schritt (S3):
Strahlen des Spindelkörpers mit einem abrasiven und/oder nicht-abrasiven Strahlmittel zur Verbesserung der Lebensdauer des Spindelkörpers (10).
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